村段河道疏浚工程设计研究

左学文

(山西水务工程建设监理有限公司，山西 太原 030000)

河流对人民群众来说，不仅可以提供灌溉水源，而且可以改善周边的生态环境，减少洪涝灾害的发生[1-4]。为响应党的二十大精神和习近平总书记重要讲话精神，在狠抓生态文明和社会文明的建设的同时，需要加强对乡村河道的改善治理[5-6]。完善乡村防洪体系，充分发挥村段河道在防洪、防汛、生态环境美化等方面的重要作用，提高沿线村庄的综合承载力，促进当地经济持续健康发展，保障社会大局和谐稳定，提升人民群众的幸福指数。

近年来，随着沿口河两岸村庄经济的高速发展，两岸的农田不断被开垦利用，弃土直接弃于沿口河河内，加之生活垃圾和弃渣钧堆积在河道内侧，导致河内淤积严重，河床十分凌乱，河道断面变浅变窄。导致河道行洪能力大大下降，增大了河道的不安全性，直接威胁到两岸人民的生命财产安全；河流生态环境日趋恶化，既与繁峙县总体发展规划、美丽乡村建设目标相违背，也影响两岸居民的生活品质，降低了人民群众的幸福指数。沿口河河道治理势在必行，刻不容缓。

1 工程概况

繁峙交通便利，境内灵河高速、108国道、京原铁路横贯东西，县乡村道路便捷通畅。本工程位于繁峙县，沿口河义兴寨村段全长2.62km。沿口河是滹沱河的一级支流，发源于繁峙县砂河镇地卜沟村，于繁峙县砂河镇代堡村汇入滹沱河口。干流全长25km，流域面积153km2，其中浑源县境内15.8km2，应县境内34.2km2，繁峙县境内103km2，流域面积大于20km2的一级支流有仲沟和长才沟2条。在河流出山口处建有龙山水库，控制流域面积135km2，总库容991万m3。河道位置如图1所示。该工程对主河槽进行疏浚、清淤，调整理顺紊乱的河道，减少河槽摆动；新建两岸堤防，满足20年一遇的防洪标准，解决两岸的防洪安全问题；对治理段河道进行整治梳理、拦坝蓄水，改善治理段的水生态环境。

图1 河道位置图

2 河道现状及存在的主要问题

本次河道治理工程位于沿口河义兴寨村段，治理长度2.62km。义兴寨村地处砂河镇东北面，东和柏家庄为邻，西与后河相通，南与龙山水库相应，北与应县接壤。砂义路沿河横贯全村。境内高山林立，沟壑纵横，地形复杂，是一处典型的土石山区。全村共有381户余人。经过实地勘察：河道两岸房屋、农田居多且有工矿企业，局部地段堤防破损，河槽开挖严重；河道中有垃圾及采矿堆积物，现河道内淤积较严重，影响河道两岸防洪安全和生态环境。河道现状如图2所示。

图2 河道现状图

3 蓄水坝建设与设计

3.1 蓄水坝型式比选

本工程在河道主槽新建蓄水坝2座，建筑物设计选型时结合两侧现状河道主槽进行规划。在保证蓄水坝基本功能实现的基础上，在设计上尽量采取美化措施。让蓄水坝不但能够调节河水的容量，同时可以美化周边的环境，促进沿河两岸经济良好发展，使其成为乡村水景观工程的重要组成部分。

在天然河道上设置蓄水建筑物，首先要考虑的问题是行洪要求。目前国内外采用液压坝、钢坝闸和溢流(蓄水)坝居多。首先对溢流(蓄水)坝、液压坝和钢坝闸进行比较。

(1)液压坝和钢坝闸优点：密封性好，可任意调节坝高溢流，可控制上游水位和泄流量，适应范围交广。缺点：电源动力故障、机械故障、液压驱动卡死会造成不能正常倒伏，河道中间闸墩影响安全泄洪而引发安全隐患，启闭设备操作比较复杂，使用寿命短。

(2)溢流(蓄水)坝优点：取材方便，有景观效果，整体性好，耐久性好，使用寿命长。缺点：坝高不能随意调节，有一定的阻洪作用，对地基要较求高。

根据现场的实际情况，本着“管理方便、经济合理、实施方便、功能完善”的原则，在满足河道景观布置的基础上，结合周边的地质环境以及水文状况。在满足经济性的基础上，结合近年来其它中小河流治理经验，本次采用溢流(蓄水)坝。

3.2 蓄水坝设计

蓄水坝布置于河道主槽内，位于桩号K1+200、K1+400处，坝轴线垂直于河道中心线，坝长根据主槽宽度确定。根据现场实际情况，蓄水坝的坝体长度设计为21m。坝体高度根据河道的坡度设计要求以及防汛防洪的需要等要求设计为2.5m。砌筑上采用M10浆砌石，迎水面边坡坡比1∶0，背水侧为台阶式，顶宽0.5m，基础埋深1.5m，墙趾、墙踵宽0.5m，高0.5m。蓄水坝基础坐落于砂卵石地层上。坝后采用5m长、1.0m厚格宾石笼海漫进行防护，坝体两边向外延伸1m，具体结构如图3所示。工程特性见表1。

表1 蓄水坝工程特性表 单位：m

图3 蓄水坝主断面图

根据现场实际情况，本次河道蓄水坝工程不做排洪渠。洪水期蓄水区淤满后，在每年洪水期结束后由管理单位组织人员对淤积来砂进行清理，不得影响下一次使用。

3.3 蓄水区防渗设计

蓄水工程的关键在于水，水是工程的灵魂，水量是保证本工程成败的关键。水量的渗漏，不仅造成水源的浪费，而且会造成造成蓄水工程的失败。河道蓄水后，将抬高河道水位，必须采取防渗措施。否则将对两岸建筑形成一定的浸没影响。因此，对蓄水区采取防渗措施是必要的。蓄水区的防渗方案受河床地层组成、地下水埋深、施工季节、补水水源等多方面的制约。水平防渗是是柔性防渗的一种，借助于柔性防渗材料对整个蓄水区底部进行防渗，形成一个完整的防渗结构，然后在防渗结构上部进行防冲刷的处理。水平防渗效果可靠、渗漏损失小；施工工艺简单，质量容易控制；可大面积施工，工期快；施工不受气温的影响。根据现场调查和水工布置，蓄水区河底大部分是砂卵石层，存在的渗漏问题。工程蓄水后，将抬高河道水位，加大蓄水池的渗漏。由于本次蓄水区位于河道主槽，蓄水范围较小，采用水平防渗效果可靠，节省投资。因此，本工程防渗措施采用水平防渗。即在主槽蓄水范围内铺设土工膜，在土工膜上覆盖砂卵石垫层及格宾石笼作为防冲措施。

4 河道疏浚设计

4.1 河道断面设计

对河道的断面进行设计是河道治理的基础。河道断面行设计包括纵断面和横断面的设计。它的设计原则是为减小挖填工程量，避免河道整治后形成新的冲淤。河道断面行设计时规划的河道纵坡要和原河道纵坡基本一致，可以在局部地段进行调整，使河道纵坡变化趋小，同时纵坡趋于合理。河道纵坡设计要上下游兼顾，兼顾河道现状及已建拟利用堤防，确保现状堤防满足水面洪水位及冲刷要求，并尽可能使河道纵坡变化小一些。较陡和较缓的坡段要给予适当的调整，以利水流平稳过渡，避免流态出现大的不均匀性，以利于河床的相对稳定。根据以上原则，在2.62km河道治理范围内，纵坡设计采用4.5‰～44‰。

本工程治理段河道现状宽度30～100m，治理后的河道断面形式采用梯形复式断面，由主槽和堤岸组成。根据河道现状主槽流道，疏出10～21m宽的主槽，治理后的主槽保持天然河道的蜿蜒性。

4.2 重力式浆砌石堤防设计

重力式浆砌石堤防，主要布置在河床现状较窄的河段。重力式浆砌石堤防采用M10浆砌石砌筑，顶宽0.6m，堤高4.05m，迎水面边坡1∶0.1，背水面边坡1∶0.35，基础埋深1.5，墙趾、墙踵宽0.8m，高1m。坝顶设0.1m厚C20混凝土压顶，堤身设PVC排水管，规格为DE90PVC管，间、排距2m。为防止排水孔堵塞，在排水孔进口处外包无纺布(300g/m2)并设置砂砾料反滤体。具体设计如图4所示。

图4 重力式堤防断面图

计算断面为重力式挡墙，根据设计高度对4.05m(基础面以上高度)高度的挡墙进行计算。稳定性计算针对不同墙高和埋深最不利情况分别验算，各断面稳定计算结果见表2。

表2 挡土墙稳定计算结果表

由上表可知，各种工况下的基底应力均小于地基允许承载力。以上各种工况的最大应力与最小应力的比值均小于2.0，满足规范要求。

4.3 河道坡面设计

河道纵坡尽量遵循现有河道纵坡，对河道狭窄段以及阻水段进行拓宽疏浚。土方中清基的表层土可以直接用于填筑大堤，略有富余的土方则直接堆放至河道两侧的滩地上的洼地处，不另外规划渣场。河道疏浚需考虑土方平衡问题，并与上、下游现状河道平顺衔接。

本次疏浚河道主槽长度为2.62km，河道设计纵坡以现状自然河槽高程略作调整，为4.5‰～44‰。主槽断面为梯形，底宽10～20m，边坡为1∶2。河道清淤量为19331.38m3。

河道疏浚主要采用1m3挖掘机挖装5t自卸汽车运输。河道工程弃渣主要为河道疏浚弃土。弃土可以用于治理段内微地形塑造，土方在治理段内平衡，建筑垃圾需转运至指定的垃圾场。

5 结语

沿口河义兴寨村段河道河床淤积严重，生活垃圾和弃土堆积在堤防内侧，导致河内淤积，河床比较凌乱，河道变浅变窄等现象。为确保河道两岸保护对象的安全，完善防洪体系，改善河道及周边环境，充分发挥沿口河在沿线村庄的防洪、防汛等方面的重要作用，需要对该段河道进行疏浚治理。通过对河道堤防工程的设计，可以提高沿线防洪标准，工程的实施必将极大地改善当地环境，提升工程区的整体形象。但是本文缺乏对河道两岸生态修复设计研究，可以在后续的类似研究中进行，借以让沿口河沿岸生态环境更美丽，助推当地旅游业发展，促进当地的可持续发展。